ESTUDIOS DEFINITIVOS PARA LA EJECUCIN DE LAS OBRAS DE PROTECCIN
RIBEREA DE LAS CARRETERAS
de la zona; estos factores han contribuido a la destruccin
paulatina del bosque.
El sitio crtico denominado El Huanuqueo se ubica en el segmento
vial comprendido entre las progresivas Km. 46+867 a Km. 47+100 del
trazo actual de la carretera Tingo Mara Aguayta, a una altitud del
orden de 1,350 a 1,440 m.s.n.m. aproximadamente, sobre el flanco
izquierdo del valle del ro Salado, afluente del ro Chino por su
margen derecha.
En este sector los cortes practicados en los taludes rocosos del
lado izquierdo de la carretera han creado inestabilidad
involucrando rocas sedimentarias del Terciario pertenecientes al
Grupo Huayabamba (Ksp-h) constituido por arcillitas y limolitas de
color marrn rojizo, las que se encuentran en superficie bastante
meteorizadas y fracturadas; en la parte superior a unos 20 a 25 m.
por encima de la plataforma de la carretera, estas rocas se
encuentran cubiertas por un potente depsito eluvial de tipo GC en
estado muy hmedo de 2.40 m de espesor, situacin que propicia
inestabilidad en forma de flujos de lodo, huaycos, etc. llegando en
muchos casos a cubrir la carretera e interrumpiendo el trfico vial
(ver registro de calicata CA-26, ejecutado en Diciembre de
1999).
Adems, se encuentra el tramo critico denominado El Deslizamiento
Potencial, que se ubica entre las progresivas Km. 50+340 al Km.
50+430 del tramo de la carretera en estudio.
CARACTERISTICAS GENERALES
La zona inestable Las Vegas se caracteriza por la presencia de
un material de alta susceptibilidad a la erosin por la accin de las
aguas de escorrenta superficial y profunda. La extensin aproximada
de la las zonas inestables es de 30 Has distribuidas en 10 crcavas
denominadas Crcava 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10. De stas, las que
afectan directamente la estabilidad de la carretera son la Crcava 2
la de mayor extensin, llegando a alcanzar un rea de 8.1 Has, la
Crcava 3 de 5.8 Has y la Crcava 4 de 3.1 Has, ubicada al lado
derecho de la va.
En este sector de la va se observan tramos de cunetas colapsadas
que vierten el caudal colectado directamente hacia las crcavas,
aumentando el mbito de stas y reduciendo el ancho de la va. En
algunos tramos la va presenta, actualmente anchos entre 4 y 5 m. En
la zona del escarpe principal se encuentran los sitios mas
afectados por la erosin, los cuales llegan ha alcanzar alturas
hasta de 25 m a causa de las deficientes entregas de las obras de
drenaje de la va.
Cabe resaltar que los procesos de carcavamiento en el sitio
crtico de Las Vegas tuvieron su origen durante la apertura de la
carretera y el poblamiento de la zona; estos factores han
contribuido a la destruccin paulatina del bosque.
El sitio crtico denominado El Huanuqueo se ubica en el segmento
vial comprendido entre las progresivas Km. 46+867 a Km. 47+100 del
trazo actual de la carretera Tingo Mara Aguayta, a una altitud del
orden de 1,350 a 1,440 m.s.n.m. aproximadamente, sobre el flanco
izquierdo del valle del ro Salado, afluente del ro Chino por su
margen derecha.
En este sector los cortes practicados en los taludes rocosos del
lado izquierdo de la carretera han creado inestabilidad
involucrando rocas sedimentarias del Terciario pertenecientes al
Grupo Huayabamba (Ksp-h) constituido por arcillitas y limolitas de
color marrn rojizo, las que se encuentran en superficie bastante
meteorizadas y fracturadas; en la parte superior a unos 20 a 25 m.
por encima de la plataforma de la carretera, estas rocas se
encuentran cubiertas por un potente depsito eluvial de tipo GC en
estado muy hmedo de 2.40 m de espesor, situacin que propicia
inestabilidad en forma de flujos de lodo, huaycos, etc. llegando en
muchos casos a cubrir la carretera e interrumpiendo el trfico vial
(ver registro de calicata CA-26, ejecutado en Diciembre de
1999).
Adems, se encuentra el tramo critico denominado El Deslizamiento
Potencial, que se ubica entre las progresivas Km. 50+340 al Km.
50+430 del tramo de la carretera en estudio.
3.2ESTRATIGRAFA
A lo largo de la ruta de la carretera en estudio, que comprende
desde el Km. 15+200 hasta el Km. 51+551, aflora un conjunto de
unidades litoestratigrficas cuyas edades van desde el Trisico
superior hasta el Pleistoceno y estn representadas por el Grupo
Pucar (Ts Ji-p), Grupo Oriente (Ki-o), Grupo Chonta (Kis-ch),
Formacin Vivian (Ks-v), Grupo Huayabamba (KsP-h) y Formacin
Tulumayo (Qpl-tu). Estas unidades en algunos casos se encuentran
parcialmente cubiertas por depsitos coluviales (Q-co), aluviales de
quebradas ((Q-al(q)( y fluviales (Q-fl).
3.2.1 Trisico Jursico
3.2.1.1Grupo Pucar (Ts Ji-p)
Esta unidad aflora en el lado derecho de la carretera, a la
altura del puente Pumahuasi, sobre el ro Tulumayo (Km. 15+000
aproximadamente). Consiste de una secuencia de calizas grises y
areniscas calcreas negras.
El Grupo Pucar en su parte basal consiste de calizas algo
dolomticas, bituminosas y nodulares, con estratificacin mediana a
gruesa. En la parte intermedia consiste de intercalaciones de
lutitas y calizas. Hacia la parte superior la secuencia est
compuesta por un predominio de calizas en bancos delgados a muy
gruesos.
Cabe indicar que los materiales a ser utilizados en la
construccin de los diques o pedraplenes de rocas para las obra de
proteccin y estabilizacin de las Crcavas 2 y 3 de Las Vegas, sern
obtenidos mayormente de esta unidad litoestratigrfica,
particularmente de los bancos de calizas, que afloran en el talud
derecho de la carretera a la altura de la progresiva km 14+760 a
Km. 15+000 (cantera Pumahuasi); eventualmente se pueden utilizar
los afloramientos de rocas calizas de la cantera Pozo Azul ubicada
a 2 Km. de distancia (lado derecho) de la progresiva Km.
12+950.
3.2.2 Cretceo Palegeno
3.2.2.1Grupo Oriente (Ki-o)
Esta unidad aflora en forma muy restringida en la ruta de la
carretera; solamente se le observa en el sector del puente Chino
(altura del Km. 51+000 aproximadamente) a manera de una faja
continua que se prolonga hacia aguas arriba del puente Bayley y se
acua inmediatamente aguas abajo. El Grupo Oriente en este sector
del puente Chino consiste en una secuencia de lutitas grisceas y
rojizas intercaladas con areniscas blancas cuarzosas; se encuentra
en contacto fallado con rocas del Grupo Chonta (Kis-ch).
3.2.2.2Grupo Chonta (Kis-ch)
Litolgicamente consiste de areniscas de grano fino, de color
mayormente rosados a blancos, las que estn parcialmente
intercaladas con lutitas calcreas rojas, grises o verdes.
En la ruta de la carretera, esta unidad aflora en las siguientes
progresivas:
Desde el Km. 47+500 hasta el Km. 49+750.
Desde el Km. 50+000 hasta el Km. 51+600.
Cabe resaltar que el denominado Deslizamiento Potencial (Km.
50+340 Km 50+430) involucra esta unidad litoestratigrfica (lutitas
negras carbonosas y grises, friables, en franco proceso de
descomposicin).
3.2.2.3Formacin Vivian (Ks-v)
Esta unidad consiste de areniscas cuarzosas de color blanco a
marrn, de grano grueso a fino, bien seleccionadas, forma bancos
gruesos a medianos con estratificacin cruzada; se intercalan con
algunas capas de lutitas de color verde claro.
En la ruta de la carretera la Formacin Vivian atraviesa la va en
dos sitios a manera de delgadas fajas de afloramientos con direccin
general Norte-Sur. Aflora en las siguientes progresivas:
Primera Faja:
Km. 46+350 - Km. 46+500.
Km. 46+700 Km. 46+870
Km. 47+100 Km. 47+200
Segunda Faja:
Entre el Km. 49+450 y el Km. 49+850
Los afloramientos de areniscas cuarzosas de la Formacin Vivian
pueden ser utilizados como fuentes de materiales para la
construccin.
3.2.2.4Grupo Huayabamba (KsP-h)Esta unidad est constituida por
una secuencia de limolitas, lodolitas y areniscas limosas rojas.
Aflora ampliamente en el sitio crtico El Huanuqueo (Km. 46+867 Km
47+100), tambin aflora en las localidades de Sortilegio y San
Isidro (Km. 25 al Km. 38 aproximadamente) y en las localidades de
La Divisoria y Miguel Grau (Km. 38 al Km. 46 aproximadamente).
3.2.3Cuaternario
3.2.3.1Formacin Tulumayo (Qpl-tu)
Esta unidad aflora ampliamente en el sitio crtico Las Vegas. Las
crcavas que se desarrollan a lo largo del talud izquierdo y derecho
de la carretera (Km. 22+900 al Km. 25+100) involucran materiales de
la Formacin Tulumayo. Esta unidad est constituida por conglomerados
polimcticos con clastos descompuestos de roca intrusiva, areniscas
cuarzosas rojas y areniscas feldespticas; presenta una matriz
arcillo limosa de color amarillo, los clastos tienen un tamao que
vara de 2 a 20 cm; hacia la parte superior, stos se hacen ms
angulosos, presenta lentes de limoarcillitas rojas. Esta formacin
tiene un grosor aproximado de 100 m. La secuencia descansa sobre la
Formacin Chonta. Debido a la ausencia de fsiles y por su posicin
estratigrfica y la poca consolidacin se le considera una edad
correspondiente al Pleistoceno.
3.2.3.2Depsitos Coluviales (Q-co)
Estos depsitos se encuentran distribuidos al pie de los taludes
de los cerros y estn constituidos en general por bloques y
fragmentos rocosos aglutinados en una matriz limo-arenosa; presenta
baja a mediana compacidad.
3.2.3.3Depsitos Aluviales de Quebrada (Q-al(q)(Estos depsitos se
encuentran acumulados en el fondo de las quebradas tributarias,
litolgicamente estn constituidos por conglomerados retrabajados,
polimcticos, poco consolidados, con clastos de tamao heterogneo con
matriz limo-arcillosa arenosa. Estn distribuidos en las quebradas
Tigre, Del Aguila, Daz, Aguilar y Huamancoto, tributarias del ro
Tulumayo por su margen derecha.
3.2.3.4Depsitos Fluviales (Q-fl)
Estos depsitos se encuentran acumulados y depositados en las
mrgenes y cauce de los ros; consisten de gravas gruesas y finas,
arenas inconsolidadas y limoarcillitas; se encuentran distribuidos
ampliamente en el ro Tulumayo, ro Azul, etc. conformando
potenciales canteras de agregados, como es el caso de la cantera Ro
Azul que por su volumen, calidad y cercana al rea del proyecto,
resulta ser la ms adecuada para la obra vial.
3.2.3.5Depsitos Aluviales (Q-al)
Se encuentran acumulados constituyendo superficies planas a
manera de terrazas, estn constituidos por bancos de conglomerados
inconsolidados con cantos bien redondeados en matriz
areno-limosa.
3.2.4Rocas Intrusivas
3.2.4.1Monzonita (P-mz)
En la ruta de la carretera aflora solamente en la localidad de
Sortilegio entre el Km. 25 y Km. 26. La ocurrencia de esta unidad
litolgica es en forma de pequeos stocks.
Son rocas de grano fino con plagioclasas, feldespatos y
hornblenda, presenta adems una dbil textura porfirtica. Estos
cuerpos se encuentran intruyendo a las formaciones del Cretceo
Superior y del Palegeno. Los afloramientos que se observan en la
ruta de la carretera presentan en general un avanzado proceso de
meteorizacin y alteracin.
3.3SITUACIN ACTUAL DE LA EVOLUCIN MORFOLGICA
3.3.1Rasgos Geomorfolgicos
Regionalmente, el rea involucrada por el sitio crtico Las Vegas
se encuentra controlada morfoestructuralmente por la Cordillera
Oriental de los Andes del Norte, que de acuerdo a las condiciones
climticas y la litologa existente, ha dado lugar a la unidad
geomorfolgica denominada Depresin Daniel Aloma Robles, cuyo origen
es aparentemente tectnico, limitado por fallas profundas que siguen
una orientacin NO-SE. Esta unidad se encuentra rellenada por
depsitos pleistocnicos de la Formacin Tulumayo (conglomerados
polimcticos).
3.3.2Condiciones Geomorfolgicas Locales
Los procesos erosivos actuales que ocurren en las crcavas Las
Vegas son esencialmente de tipo mecnico, cuyo principal agente
modelador son las precipitaciones pluviales que imperan en la zona.
Las lluvias actan con mayor intensidad en los lugares desprovistos
de vegetacin, donde el bosque ha sido desbrozado, como es el caso
del sitio crtico de Las Vegas, cuyo resultado a lo largo del tiempo
ha transformado la morfologa de esta zona en un paisaje de crcavas
que se caracteriza por presentar una topografa de tierras malas,
donde abundan los barrancos y stos estn separados por divisorias
con declives que a menudo alcanzan la categora de muros verticales.
El fenmeno de carcavamiento o abarrancamiento se produce tpicamente
en zonas donde los materiales litolgicos son de naturaleza
arcillosa y contienen granos y fragmentos clsticos dispersos como
es el caso especfico de la Formacin Tulumayo (Qpl-tu) y donde est
en plena actividad la erosin por parte de las precipitaciones
lluviosas. De este modo, la superficie del terreno llega a alcanzar
un grado tal de seccionamiento que se hace casi intransitable.
El proceso acelerado de carcavamiento que ocurre en Las Vegas es
tal que en los sectores denominados Crcava 2 y Crcava 3, la
plataforma de la carretera se encuentra seriamente amenazada a tal
punto de haberla reducido en algunos casos a un ancho de 6 m. como
ocurre en el Km. 23+203 (Crcava 2).
A causa de la erosin acelerada, en la zona de las crcavas se han
depositado pendiente abajo depsitos de acarreo a manera de flujos
de barro conteniendo gravas, cantos, etc. Los carcavamientos en Las
Vegas son de diversos tamaos y grados de evolucin, pero de
similares caractersticas. Los ms desarrollados presentan alturas y
longitudes del orden de 80 y 350 m. respectivamente y amplitudes
mximas de 250 m.
El perfil de una crcava tpica, en sentido transversal al eje de
la carretera presenta las siguientes partes:
Corona: Es la lnea que limita el escarpe principal con el
terreno an no afectado pero prximo a erodar. Es de forma
semicircular, con radios de hasta 120 m. Las coronas de las crcavas
se encuentran en varios segmentos de la va, bordeando la plataforma
de la carretera.
Escarpe Principal: Es el frente erosivo de la crcava,
corresponde al rea de mayor pendiente o declive, los mayores
escarpes en esta zona alcanzan alturas de hasta 25 m. Sobre su
superficie, el agua de lluvia alcanza su mayor poder erosivo. Cabe
resaltar que la superficie de varios escarpes que bordean la
carretera estn siendo afectados por las aguas que proceden del
desborde de las cunetas longitudinales, situacin que ha acelerado
de manera notable el avance de los procesos erosivos hacia la
plataforma de la va.
Zona de Transicin: Es la parte media de la crcava donde la
actividad erosiva se mantiene contnua. En esta zona se encuentran
restos de la paleogeomorfologa del terreno en franco proceso de
carcavamiento. Sobre el fondo de esta zona se encuentran acumulados
los materiales acarreados procedentes de la erosin y derrumbe que
se producen en los escarpes, estos materiales se presentan muy
hmedos a saturados, de baja compacidad y con un espesor de hasta 3
m. como mximo. Estos materiales acarreados previamente debern ser
completamente removidos durante la fase constructiva para las obras
de estabilizacin de las crcavas.
Pie de la Crcava: Corresponde a la parte ms baja de la crcava,
es la zona de contacto entre la parte activa del fenmeno geodinmico
y el terreno no erosionable (in-situ), donde se detuvo el proceso,
para seguir su evolucin retrogresiva hacia las partes altas. Una
crcava evolucionada se caracteriza por ser un corredor de erosin,
de mrgenes estrechas alrededor del eje del cauce central.
4.0HIDROLOGIA E HIDRAULICA
En este acpite se describe la metodologa, criterios empleados y
los resultados de los estudios e investigaciones hidrolgicas
realizadas para determinar las crecientes de diseo, estudio de
erosionabilidad y el dimensionamiento de las obras hidrulicas en
los tramos crticos de la carretera Tingo Maria-Aguaytia.
4.1METODOLOGA EMPLEADA
Con el fin de reunir los criterios adecuados para conocer el
potencial erosionable, las caractersticas hidrulicas, hidrolgicas y
de drenaje de las crcavas consideradas, se realiz el estudio en las
siguientes etapas:
Recopilacin de informacin.- Comprendi la recoleccin, evaluacin y
anlisis de la documentacin existente como estudios anteriores,
cartografa, fotografas areas y pluviometra en el rea de
estudio.
Trabajo de campo.- Consisti en un recorrido del punto crtico
para su evaluacin y observacin de las caractersticas como, relieve,
pendiente, estabilidad, tipo de suelo y vegetacin, cursos de agua
superficiales y sub superficiales, as como caractersticas
hidrulicas de las crcavas.
Fase de gabinete.- Consisti en el procesamiento, anlisis,
determinacin de los parmetros de diseo para evaluar la
erosionabilidad del suelo
4.1.1Recopilacin de Informacin
La informacin que se utiliz se refiere a los siguientes
aspectos:
a)Pluviometra
La escorrenta existente y producida en el rea de estudio,
proviene exclusivamente de las precipitaciones pluviales cadas en
la zona.
formado en ambos taludes hacia aguas abajo, formando un cuello
de botella, no permitiendo, las condiciones fsicas existentes,
plantear un trazo alternativo.
Entre el Km. 22+900 al Km.23+400, debido a la falta de obras de
drenaje y principalmente aquellas destinadas a la disipacin de
energa, se ha formado una serie de quebradas cuyo origen es la
plataforma y continan hacia aguas abajo profundizando sus cauces
hacia una quebrada mayor. Toda la zona se encuentra totalmente
desestabilizada y continan los deslizamientos, por cuanto las
lluvias continan profundizando los cauces de las quebradas.
Entre el Km. 23+400 al Km.23+800, igualmente, debido a la falta
de obras de drenaje y principalmente aquellas destinadas a la
disipacin de energa, se ha formado una serie de quebraditas en el
lado izquierdo, cuyo origen es la plataforma y continan hacia aguas
abajo. As tambin, se ha formado la Crcava 4 en el Km.23+500, que
est comprometiendo la carretera, por la erosin regresiva que est
ocurriendo en este punto.
Los ensayos de penetracin estndar muestran de acuerdo al Sistema
Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS), los siguientes tipos de
suelo:
CalicataSondajeProfundidad (m)Ubicacin (Km)SmboloDescripcin
CV-2M-10.30-1.1023+115CLArcillas de baja a media plasticidad,
arcillas con grava, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas
pobres
CV-2M-21.10-2.0023+115CLArcillas de baja a media plasticidad,
arcillas con grava, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas
pobres
CV-3M-10.20-3.0023+220CLArcillas de baja a media plasticidad,
arcillas con grava, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas
pobres
CV-4M-10.80-3.0023+350SCArenas arcillosas, mezclas de arena y
arcilla
CV-5M-10.30-3.0023+515GCGravas arcillosas, mezclas de grava,
arena y arcilla
CV-6M-10.20-2.1023+570CLArcillas de baja a media plasticidad,
arcillas con grava, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas
pobres
CV-6M-22.10-3.0023+570CLArcillas de baja a media plasticidad,
arcillas con grava, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas
pobres
CV-7M-10.10-3.0023+740GCGravas arcillosas, mezclas de grava,
arena y arcilla
Para este sector es necesaria la construccin de cunetas
colectoras en los sectores en corte y en la zona de los taludes
hacia aguas abajo, as tambin se ha planteado la construccin de 4
alcantarillas, cajas receptoras que colecten las aguas provenientes
de las cunetas para luego trasladar el agua mediante tuberas HDPE a
zonas seguras de descarga. Finalmente el agua ser llevada a zonas
alejadas de las crcavas consideradas como seguras y donde no se
ocasione erosin. Todas estas obras estarn en concordancia con los
tratamiento planteados para el control de la estabilizacin de los
taludes.
4.2.2Sector El Huanuqueo, Km.46+817 al Km. 47+100
La zona comprendida entre las progresivas Km. 46+817 y Km.
47+100, conocida con el nombre de El Huanuqueo, corresponde a una
zona de inestabilidad antigua de los taludes de corte localizados
en el lado izquierdo de la va.
La zona se caracteriza por la presencia abundante de aguas de
escorrenta que fluyen libremente a travs de los taludes de corte
generando peridicamente cadas de bloques y desprendimientos de
suelo residual y roca triturada que conforman el material
predominante en la zona. En la parte alta se encuentra una acequia
sin revestimiento, que si bien recolecta las aguas de escorrenta,
tambin constituye una recarga de aguas por las filtraciones que
presenta.
Las investigaciones geotcnicas realizadas en el estudio
elaborado por el consorcio Integral-Motlima, muestran, los
siguientes tipos de suelo:
CalicataProfundidad (m)UbicacinSmboloDescripcin
CA-250.00-0.3047+150CLArcilla gravosa. Color marrn, hmeda,
medianamente plstica.
CA-250.30-4.0047+150GMRocas Lutitas y Limonitas meteorizadas y
muy descompuestas en transicin a suelo grava limosa. Color
marrn.
CA-260.10-2.4047+150GCGravas arcillosas. Color marrn, hmeda. La
matriz arcillosa es medianamente plstica y compresible. Contiene
mayor presencia de grava y arena de grano fino.
CA-262.40+3.4047+150GCLutitas, arcillitas y limonitas
descompuestas. Color marrn, hmeda.
CA-270.30-3.1047+150GCLutitas y limonitas meteorizadas y
descompuestas. Color marrn. Se encuentran muy fracturadas y
fragmentadas.
CA-280.20-3.0047+150GCGrava arcillosa. Color marrn a beige
verdoso. Hmeda a muy hmeda. La matriz arcillosa es medianamente
plstica.
En este sector es necesario construir cunetas en los sectores en
corte que desagen cajas de recepcin y estos a su vez mediante
tuberas descarguen sobre los badenes. En la parte alta construir
zanjas de coronacin revestidas y que desagen hacia las quebradas en
donde se deben construir obras de disipacin de energa. Todas estas
obras estarn en concordancia con las medidas de estabilizacin.
4.2.3Sector Deslizamiento Potencial, Km.50+350
La zona se caracteriza por la presencia abundante de aguas de
escorrenta que fluyen libremente a travs de los taludes de corte
generando cadas de bloques y desprendimientos de suelo residual y
roca que conforman el material predominante en la zona. En esta
zona se ha construido un badn por el que discurre las aguas de la
quebrada, sin embargo antes del badn existe otra quebrada en la que
los deslizamientos se han vuelto activos.
En este sector es necesario ampliar el badn proyectado
inicialmente por el consorcio Integral Motlima y su ves proteger
contra socavacin la parte inferior de badn. Todas estas obras
estarn en concordancia con las medidas de estabilizacin para este
sector crtico.
4.3ANLISIS HIDROLGICODe acuerdo con la informacin pluviomtrica
estudiada se puede observar que la zona del proyecto se caracteriza
por la presencia de dos perodos lluviosos en el ao, el primero en
los meses de febrero, marzo y abril y el segundo en los meses de
octubre, noviembre y diciembre, comportamiento caracterstico de las
zonas de latitudes bajas, adyacentes al Ecuador y asociado al paso,
en doble va, del Frente Intertropical de Convergencia (FIC). Este
comportamiento no excepta la ocurrencia de grandes lluvias, aunque
con menos frecuencia, en el resto del ao, ya que la ocurrencia de
eventos extremos de lluvia est asociado en mayor grado a los
fenmenos atmosfricos de tipo convectivo y en menor grado a
convergencia de vientos (FIC).
Los resultados del anlisis de intensidad-duracin-frecuencia,
confirman que la zona corresponde a lluvias de alta intensidad y
alta escorrenta superficial.
4.3.1Precipitacin Mxima en 24 Horas
Se cuenta con datos de precipitaciones mximas en 24 horas en la
estacin Tingo Mara para el perodo 1973-1998. Los valores se
muestran en el Cuadro N1 del Anexo E , en donde se observa que el
valor mximo registrado es de 212.0 mm.
Los valores observados de precipitacin mxima en 24 horas, fueron
ajustados a la distribuciones tericas Pearson, Log Pearson Tipo III
y Gumbel, comnmente usadas en estudios hidrolgicos, como se muestra
en los Cuadros N 2, 3 y 4 del Anexo E. Para ello se recurri al
software de cmputo, SMADA Versin 6.0. La distribucin terica de
frecuencia que mejor se ajust a los datos fue la distribucin
Pearson Tipo III, por presentar menor error cuadrtico mnimo, como
se muestra en el Cuadro N5 del Anexo E.
Para los perodos de retorno de 5, 10 y 25 aos, los valores son
los siguientes:
Precipitacin mxima en 24 horas (mm)
Periodo de retorno (aos)Estacin
Tingo Mara
5127.9
10149.7
25179.2
4.3.2Intensidades de Lluvia
Se recurri al principio conceptual, referente a que los valores
extremos de lluvias de alta intensidad y corta duracin aparecen, en
la mayor de los casos, marginalmente dependientes de la localizacin
geogrfica, con base en el hecho de que estos eventos de lluvia estn
asociados con celdas atmosfricas las cuales tienen propiedades
fsicas similares en la mayor parte del mundo.
La estacin de lluvia ubicada en la zona, no cuenta con registros
pluviogrficos que permitan obtener las intensidades mximas. Sin
embargo estas pueden ser calculadas a partir de las lluvias mximas
en base al modelo de Dick y Peschke (Guevara, 1991). Este modelo
permite calcular la lluvia mxima en funcin de la precipitacin mxima
en 24 horas. La expresin es la siguiente:
Donde:
Pd=precipitacin total (mm)
d=duracin en minutos
P24h=precipitacin mxima en 24 horas (mm)
La intensidad se halla dividiendo la precipitacin Pd entre la
duracin. El procedimiento se presenta en los Cuadros N6 y 7 del
Anexo E.
Las curvas de intensidad-duracin-frecuencia, se han calculado
indirectamente, mediante la siguiente relacin:
Donde:
I=intensidad mxima (mm/min)
K, m, n=factores caractersticos de la zona de estudio
T=perodo de retorno en aos
t=duracin de la precipitacin equivalente al tiempo de
concentracin (min)
Si se toman los logaritmos de la ecuacin anterior se
obtiene:
Log (I) = Log (K) + m Log (T) -n Log (t)
O bien: Y=a0 + a1 X1 + a2 X2Donde:
Y= Log (I),
a0= Log K
X1= Log (T)
a1 = m
X2= Log (t)
a2 = -n
Los factores de K, m, n, se obtienen a partir de los datos
existentes. El procedimiento se muestra en los Cuadros N 8 y 9 del
Anexo E y en la Figura N1.
4.3.3Caudales Mximos
Como no se cuenta con datos de caudales, las descargas mximas
para el diseo de los canales de coronacin sern estimadas en base a
las precipitaciones y a las caractersticas de las cuencas
colectoras, tomando en cuenta el Mtodo Racional
Este mtodo que empez a utilizarse alrededor de la mitad del
siglo XIX, es probablemente el mtodo ms ampliamente utilizado hoy
en da para la estimacin de caudales mximos en cuencas de poca
extensin; en el presente caso se ha aplicado para superficies
menores a 3 km2.() A pesar de que han surgido crticas vlidas acerca
de lo adecuado de este mtodo, se sigue utilizando debido a su
simplicidad. La descarga mxima instantnea es determinada sobre la
base de la intensidad mxima de precipitacin y segn la relacin:
Donde:
Q=Descarga pico en m3/seg.
C=Coeficiente de escorrenta
I=Intensidad de precipitacin en mm/hora.
A=Area de cuenca en Km2.
Las premisas en que se basa este Mtodo son las siguientes:
La magnitud de una descarga originada por cualquier intensidad
de precipitacin alcanza su mximo cuando est tiene un tiempo de
duracin igual o mayor que el tiempo de concentracin.
La frecuencia de ocurrencia de la descarga mxima es igual a la
de la precipitacin para el tiempo de concentracin dado.
La relacin entre la descarga mxima y tamao de la cuenca es la
misma que entre la duracin e intensidad de la precipitacin.
El coeficiente de escorrenta es el mismo para todas las
tormentas que se produzcan en una cuenca dada.
Para efectos de la aplicabilidad de sta formula el coeficiente
de escorrenta "C" y la intensidad de la precipitacin vara de
acuerdo a las caractersticas geomorfolgicas de la zona: topografa,
naturaleza del suelo y vegetacin de la cuenca. Los coeficientes de
escorrenta para su uso en el Mtodo Racional, son los que se
muestran en el Cuadro N 10 del Anexo E.
Aplicando el Mtodo Racional, se tienen las descargas mximas para
las diferentes estructuras de drenaje que se han considerado en las
diferentes alternativas, stas son cunetas longitudinales de la va,
cuentas colectoras de las banquetas del relleno compactado, rpida
con amortiguador dentado, alcantarillas en el tramo y cajas de
recepcin, stas se muestran en el Cuadro N11 del Anexo E.
4.4 ANLISIS DE EROSIONABILIDAD
La formacin de crcavas es un proceso complejo, unas veces ocurre
por la accin del corte vertical y lateral del flujo, ampliando y
profundizando el cauce; otras son el resultado de la concentracin
de la escorrenta de varios cauces formando uno de mayores
dimensiones, el que se convierte en crcava al progresar el proceso
hacia aguas abajo y como erosin regresiva hacia aguas arriba del
punto de origen. El desarrollo de una crcava se debe a procesos que
ocurren simultneamente durante un evento de tormenta o en perodos
sucesivos.
Dichos procesos incluyen:
Erosin regresiva en la cabecera de la crcava por la cada de
agua.
Erosin por el flujo de agua a lo largo de la crcava o por
salpicadura debido a la accin de las gotas de lluvia que caen en
las reas expuestas de la misma.
Deslizamientos o movimientos masivos de suelo hacia la
crcava.
El riesgo de erosin se define como el efecto combinado de los
factores que lo originan (lluvia, escurrimiento, suelo y
topografa). La combinacin de estos factores se incluyen en la
Ecuacin Universal de Prdida de Suelo: USLE (Wischmeier y Smith
1978). Este es un modelo emprico que toma en cuenta: un factor R
(potencial erosivo de la lluvia), un factor K (erosionabilidad del
suelo), un factor L (longitud de pendiente), un factor S (grado de
pendiente), un factor C (cobertura vegetal) y un factor P (prcticas
de conservacin de suelos). Los cuatro primeros factores de la USLE
determinan el riesgo de erosin en un rea determinada, la ecuacin
que estima la prdida de suelo es la siguiente:
4.4.1ndice R de Erosividad de la LluviaComo se puede notar, el
procedimiento para estimar R requiere de informacin detallada sobre
registros pluviogrficos continuos de lluvias diarias sobre perodos
de varios aos. En la prctica, especialmente en pases en desarrollo,
dichos registros son escasos, cortos o inexistentes, debido a la
falta de presupuestos para la operacin de las redes de observacin.
Cuando no se dispone de registros pluviogrficos lo suficientemente
detallados como para evaluar el valor medio de R, se suele utilizar
la precipitacin total anual.
En Venezuela se utilizan los siguientes rangos de valores como
rdenes de magnitud para apreciar el poder erosivo de las lluvias (R
en t/ha-ao) para reas con las caractersticas de precipitacin y
escorrenta indicadas.
Lluvias de gran intensidad y duracin, y abundante escorrenta
superficial, R = 750-800.
Lluvias de gran intensidad y duracin, y mediano o poco
escurrimiento superficial, R = 500 - 650.
Lluvias de mediana intensidad y, abundante escurrimiento
superficial, R = 450-550.
Lluvias de mediana intensidad y, poco escurrimiento superficial,
R = 200-350.
4.4.2 Factor K de Erosionabilidad del Suelo
El factor de erosionabilidad del suelo K es una medida de la
vulnerabilidad del suelo; es una caracterstica propia que depende
de la granulometra, porosidad, contenido de materia orgnica y
condiciones hidrolgicas. Cuantifica la erosionabilidad de cada
suelo mediante una expresin deducida experimentalmente; representa
la tasa de erosin del suelo por cada unidad de ndice de erosin R
para condiciones de relieve y vegetacin estndares y valores de L,
S, C y P iguales a la unidad.
Wischmeier y Smith (1978) estiman el valor de K en funcin de la
textura, contenido de materia orgnica, estructura y permeabilidad
del suelo. Los suelos ms erosionables corresponden a las texturas
intermedias (fraccin de limos ms abundantes); suelos con ms de 30 %
de arcilla son poco erosionables. La disminucin de la fraccin de
limos aumenta la resistencia a la erosin, ya sea por el incremento
de la cohesin debido al aumento del porcentaje de elementos ms
finos (arcillas) o por una mejora de la infiltracin y la
consiguiente disminucin de la escorrenta debido al incremento del
porcentaje de elementos ms gruesos (arenas).
El contenido de materia orgnica proporciona estabilidad a los
agregados y mejora su estructura y resistencia a la erosin;
constituye el segundo factor ms importante despus de la textura en
relacin con la erosionabilidad del suelo. La estructura y
permeabilidad tambin influyen sobre el factor K, conjuntamente con
otras caractersticas qumicas, como el contenido de xidos de Al y Fe
en algunos suelos arcillosos.
Wischmeier y Smith (1978) presentan el nomograma dado en la
Figura N2, para calcular el valor de K, adaptado al sistema
internacional de medidas por Foster et al., (1981). Sobre la base
de las caractersticas de textura y contenido de materia orgnica se
obtiene un valor de K en primera aproximacin utilizando la parte
izquierda de la Figura N 2. En muchos casos esta primera
aproximacin se considera suficiente para estimar la prdida del
suelo por erosin. Si se dispone de informacin sobre textura y
permeabilidad, el valor preliminar de K puede corregirse mediante
la porcin derecha de la Figura N2.
Fig.N2: Nomograma para calcular el factor K de erosionabilidad
del suelo
4.4.3 Factor Topogrfico LS
Tanto la longitud de la ladera L como su pendiente S, influyen
considerablemente en las tasas de erosin de un suelo, convirtiendo
al relieve en uno de los principales factores que determinan la
emisin de sedimentos de las cuencas vertientes.
Wischmeier y Smith (1978) definen la longitud de pendiente como
la longitud que recorre la escorrenta desde que se forma, en la
divisoria, hasta que encuentra un cauce o una zona de sedimentacin.
La influencia de esta longitud de ladera sobre la erosin se estima,
en el modelo USLE, mediante la siguiente expresin:
donde L es el factor de longitud de la pendiente, adimensional,
definido como el cociente entre la tasa de erosin anual de una
parcela con una longitud de pendiente dada l (en m) y la tasa de
erosin de esa parcela con las mismas condiciones de clima (R),
suelo (K), pendiente (S) y vegetacin (C, P) y de longitud de ladera
estndar de lS = 22.1 m, donde L es igual a la unidad; m es un
exponente que depende de la pendiente de la ladera que oscila entre
0.2 para pendientes suaves y homogneas inferiores a l %, y 0.5 para
pendientes superiores al 5%.
Para pendientes mayores que 4%, asumiendo un valor de m = 0.5,
el factor LS se puede estimar como sigue:
Donde L es la longitud en m. desde el punto donde se origina la
escorrenta hasta el punto donde se inicia la deposicin debido a la
disminucin de la pendiente o la escorrenta entra a un cauce
definido; S es la pendiente media de la ladera en porcentaje sobre
la cual ocurre la escorrenta.
4.4.4 Factor de Cobertura Vegetal C
La cobertura vegetal es el elemento natural de proteccin del
suelo contra la fuerza erosiva de la lluvia, controlando no slo la
energa de las gotas, sino la velocidad de la escorrenta
superficial. El factor C de USLE da cuenta por esta influencia,
incluyendo el tipo de vegetacin existente y el manejo y disposicin
de los residuos vegetales. En el Cuadro N12 del Anexo E, se
presentan los valores del factor C para diferentes tipos de uso de
las tierras.
4.4.5 Factor de Prcticas de Conservacin P
Este ltimo factor recoge la influencia que tienen las prcticas
de conservacin de suelos sobre las tasas de erosin de una parcela,
realizando los trabajos culturales o cultivando en curvas de nivel,
en franjas o terrazas para cortar las lneas de escorrenta. En el
Cuadro N13, del Anexo E, se dan los valores de P suministrados por
Wischmeier y Smith (1978) para diferentes prcticas de conservacin.
La disposicin en terrazas crea escalones donde se diferencian los
taludes de la terraza con pendiente similar a la de la ladera pero
con una longitud de declive mucho menor y las reas horizontales o
terraza propiamente dicha donde supuestamente la erosin es
nula.
Con un diseo correcto de la terraza se consigue una sedimentacin
mayor que el 80% de los materiales erosionados en los taludes que
quedan por encima de cada zona horizontal, de tal forma que slo se
pierde un 20% de la erosin total producida (P = 0.2). No obstante,
cuando en las terrazas se acumula mas cantidad de agua de la que
puede infiltrar y no se ha previsto convenientemente su desage,
existe el riesgo de que la terraza falle y deje salir el agua por
la lnea de mxima pendiente, dando origen a surcos o crcavas que
aumentan la prdida de suelo de forma considerable, en trminos
incluso superiores a los de las laderas antes de la construccin de
las terrazas.
Luego del anlisis de las caractersticas hidrolgicas,
topogrficas, tipos de suelo, coberturas de suelo y prcticas de
conservacin, de las crcavas formadas en los sectores involucrados,
se presenta en los Cuadros N14 y N15 del Anexo E, los valores de
erosividad y produccin de erosin, en la situacin actual y
considerando: 1 que se va a recuperar la cobertura vegetal y 2 que
se van a considerar prcticas de conservacin.
4.5OBRAS DE DRENAJE EN LAS VEGASA partir de su nacimiento, los
drenajes alcanzan rpidamente un nivel base, prosiguiendo su
recorrido con muy baja pendiente. El fondo de los cauces es amplio,
cargado de arena, grava, y guijarros entre los que se mueven hilos
de agua en forma sinuosa. En el verano estas aguas son rpidamente
absorbidas por el lecho permeable, y en invierno se tornan
torrenciales, con muy alto poder de socavacin de las mrgenes. Los
problemas de inestabilidad objeto de este estudio se presentan en
la zona de transicin desde el filo hasta el fondo, donde el cauce
alcanza su gradiente sub-horizontal.
La naturaleza de los materiales que componen los conglomerados
no ha permitido el desarrollo de un cementante entre las partculas,
por tal razn se presenta una muy baja consolidacin en los
materiales que describen esta formacin. Esta caracterstica se
traduce en una muy alta susceptibilidad a los procesos
morfodinmicos, y principalmente a los de tipo erosivo.
Desde el punto de vista hidrulico se ha diseado un sistema de
canales colectores que recogen las aguas de escorrenta que caen en
la reas actualmente desestabilizadas y las encauza hacia las
quebradas
Cabe resaltar que los diseos de cunetas laterales,
alcantarillas, cunetas colectoras, zanjas de coronacin y cajas de
recepcin son las mismas para las alternativas 2 y 3, mientras que
el filtro y la rpida con amortiguador dentado son nicamente para la
alternativa 3.
En base a la inspeccin de campo, evaluacin geolgica-geotcnica y
resultados del estudio de hidrologa se considera la construccin de
cunetas laterales al lado de la va, cunetas colectoras, rpida con
amortiguador dentado, cajas de recepcin y alcantarillas, y cuyos
detalles se presentan a presentan en el Anexo E de Hidrologia e
Hidrulica.
5.0 EXPLORACION GEOFSICA
5.1REFRACCIN SSMICA
5.1.1Las vegas
El objeto de la investigacin geofsica mediante el ensayo de
refraccin ssmica fue estimar la estratigrafa de la zona en estudio
y complementar las investigaciones geotcnicas. Bajo este concepto
se ejecutaron 16 lneas ssmicas con un total 664 m en la Crcava 2 y
575 m en la Crcava 3. En la siguiente Tabla se presenta un resumen
de la investigacin ejecutada.
Tabla N 1: Distribucin de las Lneas Geofsicas Ejecutadas en Las
VegasSITIOS CRTICOSLNEALONGITUD UBICACINOBJETIVO
Las Vegas (Crcava 2, Km. 23+080)LG-01
LG-02
LG-03
LG-04
LG-05
LG-06
LG-07
LG-08100
100
100
52
60
100
52
100Carretera
Carretera
Carretera
Talud
Talud
Talud
Talud
CarreteraConocimiento de las caractersticas fsicas en
profundidad de los materiales involucrados por las crcavas
(Formacin Tulumayo)
Las Vegas (Crcava 3, Km. 23+540)LG-09
LG-10
LG-11
LG-12
LG-13
LG-14
LG-15
LG-1652
100
75
75
75
75
75
48Carretera
Carretera
Carretera
Carretera
Talud
Talud
Talud
TaludConocimiento de las caractersticas fsicas en profundidad de
los materiales involucrados por las crcavas (Formacin Tulumayo)
LONGITUD TOTAL1239 m.
5.1.2 El Huanuqueo (250 m)
En la zona denominada El Huanuqueo se realizaron 250 metros de
investigacin geofsica compuesta por las lneas ssmicas LG-19 de 100
metros, longitudinal al eje del deslizamiento y las lneas LG-17 y
LG-18 de 75 metros, transversales al eje del deslizamiento y
ubicadas una en la carretera y la otra en la primera banqueta (ver
Tabla N 2 y Plano RS-02).
Tabla N 2
Distribucin de las Lneas Geofsicas Ejecutadas en El
Huanuqueo
SITIO CRTICOLNEALONGITUDUBICACINOBJETIVO
El Huanuqueo (Km. 47+000)LG-17
LG-18
LG-1975
75
100Carretera
Talud
TaludConocimiento de las caractersticas fsicas en profundidad de
los materiales suelo/roca involucrados por el fenmeno de geodinmica
externa
LONGITUD TOTAL250 m.
5.1.3 Deslizamiento Potencial (237.5 m)
En el Km 50+350 se encuentra la zona denominada Deslizamiento
Potencial en donde se ejecutaron 237.5 metros de investigacin
geofsica compuesta por las lneas ssmicas LG-20 de 62.5 metros
transversal al eje del deslizamiento y las lneas LG-21 y LG-22 de
100 y 75 metros respectivamente, ubicadas en el talud paralelas al
eje del deslizamiento.
La distribucin de las lneas geofsicas se presenta en el Tabla N
3 y la ubicacin de estas lneas se presenta en el Plano RS-02.
Tabla N 3
Distribucin de las Lneas Geofsicas Ejecutadas en el
Deslizamiento Potencial
SITIO CRTICOLNEALONGITUDUBICACINOBJETIVO
Deslizamiento potencial
(Km. 50+350)LG-20
LG-21
LG-2262.5
100
75Carretera
Talud
TaludConocimiento en profundidad de las caractersticas fsicas de
los materiales suelo/roca involucrados por el deslizamiento
LONGITUD TOTAL237.5 m.
5.2PERFIL SSMICO
5.2.1Las Vegas
Crcava 2
El perfil ssmico obtenido a partir de las lneas ssmicas
realizadas en el borde de la carretera presenta un perfil
estratigrfico que est constituido por una capa superficial de
arcilla limosa con grava de hasta 10 metros de espesor con
velocidades de ondas (Vp) entre 306 y 884 m/s. Por debajo se
encuentra grava arcillosa medianamente compacta, con espesores de
hasta 25 metros y velocidades de ondas (Vp) entre 626 y 1500 m/s. A
continuacin se encuentra grava arcillosa compacta de la Formacin
Tulumayo y velocidades de onda P entre 1540 y 2500 m/s.
En el eje de esta crcava el perfil ssmico indica la existencia
una capa superficial de arena arcillosa con grava, en estado
suelto, de hasta 5 metros de espesor y velocidades de ondas (Vp)
entre 203 y 380 m/s. A continuacin se encuentra una capa de grava
arcillosa medianamente compacta, con espesores de hasta 10 metros y
velocidades de ondas (Vp) entre 980 y 2200 m/s. Por debajo subyace
grava arcillosa compacta con bolones, de la Formacin Tulumayo y
velocidades de onda entre 2000 y 2500 m/s.
El perfil ssmico de la parte inferior de la Crcava 2 est
constituido por una capa superficial de arena arcillosa con grava
hmeda de hasta 3 metros de espesor con velocidades de ondas (Vp)
entre 220 y 350 m/s. Por debajo existe grava arcillosa medianamente
compacta, con espesores de hasta 8 metros y velocidades de ondas
(Vp) entre 960 y 1300 m/s. Por debajo subyace grava arcillosa
compacta con bolones de la Formacin Tulumayo y velocidades de onda
entre 1432 y 2300 m/s.
Crcava 3
Las lneas ssmicas ubicadas en el borde de la carretera (LG-09,
LG-10, LG-11 y LG-12) presentan un perfil estratigrfico que est
constituido por una capa de arcilla limosa con grava de hasta 15
metros de espesor con velocidades de ondas (Vp) entre 350 y 580
m/s. Por debajo se encuentra grava arcillosa medianamente compacta,
con espesores de hasta 15 metros y velocidades de ondas (Vp) entre
615 y 1150 m/s. Por debajo existe grava arcillosa compacta de la
Formacin Tulumayo y velocidades de onda P entre 923 y 2200 m/s.
El perfil ssmico paralelo al eje de la Crcava 3 est constituido
por una capa superficial de arena arcillosa con grava en estado
suelto de hasta 8 metros de espesor con velocidades de ondas (Vp)
entre 150 y 350 m/s. Por debajo se encuentra grava arcillosa
medianamente compacta, con espesores de hasta 6 metros y
velocidades de ondas (Vp) entre 350 y 1100 m/s. Por debajo subyace
grava arcillosa compacta de la Formacin Tulumayo y velocidades de
onda P entre 800 y 1500 m/s.
En la parte baja de la crcava se presenta un perfil ssmico que
est constituido por una capa superficial de arena arcillosa con
grava, hmeda, de hasta 4 metros de espesor con velocidades de ondas
(Vp) entre 180 y 350 m/s. Por debajo se encuentra una capa de grava
arcillosa medianamente compacta, con espesores de hasta 12 metros y
velocidades de ondas (Vp) entre 717 y 1534 m/s. Por debajo subyace
grava arcillosa compacta con bolones de la Formacin Tulumayo y
velocidades de onda P entre 1714 y 2350 m/s.
El perfil ssmico de la parte superior de la crcava est
constituido por una capa superficial de arena arcillosa con grava
de hasta 4 metros de espesor con velocidades de ondas (Vp) entre
214 y 350 m/s. Por debajo existe grava arcillosa medianamente
compacta y velocidades de ondas (Vp) entre 608 y 1231 m/s.
Los resultados de la exploracin geofsica realizada en el sector
critico se presenta en el Anexo C de Refraccin Ssmica de la
presente Memoria Descriptiva.
5.2.2 El Huanuqueo
En el perfil ssmico LG-17 se puede diferenciar 3 estratos: el
primero est constituido por grava arcillosa, con espesores de hasta
4 m y velocidades Vp comprendidas entre 350 y 850 m/s. Debajo sigue
un estrato de roca alterada y fracturada con espesores de hasta 13
metros y velocidades Vp entre 1357 y 2214 m/s. Por debajo se
encuentra roca alterada con velocidad de ondas Vp entre 2500 y 3512
m/s.
El perfil ssmico LG-18 indica la existencia de 3 estratos: el
primero est constituido por grava arcillosa con espesores de hasta
3 m y velocidades Vp comprendidas entre 250 y 630 m/s. Luego se
encuentra una capa de roca muy alterada y fracturada con espesores
de hasta 15 metros y velocidades Vp entre 1130 y 2250 m/s. Por
debajo se encuentra roca alterada con velocidad de ondas Vp entre
2500 y 3850 m/s.
El perfil ssmico LG-19 indica la existencia de 3 estratos. El
primero est constituido por grava arcillosa con espesores entre 1 y
4 m, con velocidades de ondas Vp comprendidas entre 220 y 650 m/s,
luego sigue un estrato de roca muy alterada y fracturada con
espesores de hasta 12 metros y velocidades Vp entre 750 y 1350 m/s.
Por debajo se encuentra roca alterada con velocidad de ondas Vp
entre 1563 y 2481 m/s.
5.2.3 Deslizamiento PotencialEn el perfil ssmico LG-20 se indica
la existencia de un material superficial constituido por arena
arcillosa con grava de hasta 3 metros de potencia y velocidad Vp
entre 265 y 700 m/s. Por debajo aparece roca descompuesta con
espesores de hasta 12 m y velocidades Vp comprendidas entre 1194 y
1450 m/s. La roca muy meteorizada se encuentra a profundidades de
hasta 15 metros con velocidades Vp entre 2000 y 2500 m/s.
Los perfiles ssmicos LG-21 y LG-22 indican la existencia de un
material superficial constituido por arena arcillosa con grava en
estado suelto de hasta 4 metros de potencia y velocidad Vp entre
220 y 556 m/s. Por debajo aparece roca descompuesta con espesores
de hasta 9 m y velocidades Vp comprendidas entre 650 y 1250 m/s.
Por debajo se encuentra roca muy meteorizada con velocidades Vp
entre 2000 y 2500 m/s.
6.0 EXPLORACION GEOTECNICA
6.1CALICATAS Y TRINCHERAS
Para determinar las caractersticas del subsuelo de la zona en
estudio se realizaron 7 calicatas y 8 trincheras de las cuales se
extrajeron muestras alteradas e inalteradas para ser ensayadas en
el laboratorio.
Tal como se puede observar en las Tablas N 4 y N 5 (muestras
alteradas), el material existente en la parte superior de las
crcavas (plataforma) es arcilloso de baja compresibilidad cuyo
contenido de humedad est comprendido entre 16 y 29% y presenta un
ndice de plasticidad (IP) que varia de 10 a 19%. Con las muestras
inalteradas se han ejecutado ensayos de compresin no confinada que
arrojaron valor promedio de resistencia a la compresin de 5.6
kg/cm2. Adems los ensayos de Pinhole, Doble Hidrmetro, Crumb y el
ensayo especial de contenido de cationes dan evidencia que el
material del sector Las Vegas es no dispersivo.
Con las muestras extradas en las trincheras se realizaron 06
ensayos de compresin no confinada que arrojaron valores de
compresin no confinada es un rango de 2.80 a 2.10 Kg/cm2.
Tambin se realizaron ensayos de corte directo cuyos resultados
indican valores de ngulo de friccin que van desde 16 a 28 de y una
cohesin promedio de 0.13 kg/cm2. Cabe mencionar que se realizaron
03 Ensayos de Compresin Triaxial (2 CU y 1 UU). El ensayo
consolidado no drenado (CU) dio como resultado un valor promedio de
=16.1 y valores de cohesin entre 0.47 y 1.1 kg/cm2. Sin embargo el
triaxial no consolidado no drenado (UU) arroj resultados
menores.
CARACTERISTICAS GENERALES
La zona inestable Las Vegas se caracteriza por la presencia de
un material de alta susceptibilidad a la erosin por la accin de las
aguas de escorrenta superficial y profunda. La extensin aproximada
de la las zonas inestables es de 30 Has distribuidas en 10 crcavas
denominadas Crcava 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10. De stas, las que
afectan directamente la estabilidad de la carretera son la Crcava 2
la de mayor extensin, llegando a alcanzar un rea de 8.1 Has, la
Crcava 3 de 5.8 Has y la Crcava 4 de 3.1 Has, ubicada al lado
derecho de la va.
En este sector de la va se observan tramos de cunetas colapsadas
que vierten el caudal colectado directamente hacia las crcavas,
aumentando el mbito de stas y reduciendo el ancho de la va. En
algunos tramos la va presenta, actualmente anchos entre 4 y 5 m. En
la zona del escarpe principal se encuentran los sitios mas
afectados por la erosin, los cuales llegan ha alcanzar alturas
hasta de 25 m a causa de las deficientes entregas de las obras de
drenaje de la va.
Cabe resaltar que los procesos de carcavamiento en el sitio
crtico de Las Vegas tuvieron su origen durante la apertura de la
carretera y el poblamiento de la zona; estos factores han
contribuido a la destruccin paulatina del bosque.
El sitio crtico denominado El Huanuqueo se ubica en el segmento
vial comprendido entre las progresivas Km. 46+867 a Km. 47+100 del
trazo actual de la carretera Tingo Mara Aguayta, a una altitud del
orden de 1,350 a 1,440 m.s.n.m. aproximadamente, sobre el flanco
izquierdo del valle del ro Salado, afluente del ro Chino por su
margen derecha.
En este sector los cortes practicados en los taludes rocosos del
lado izquierdo de la carretera han creado inestabilidad
involucrando rocas sedimentarias del Terciario pertenecientes al
Grupo Huayabamba (Ksp-h) constituido por arcillitas y limolitas de
color marrn rojizo, las que se encuentran en superficie bastante
meteorizadas y fracturadas; en la parte superior a unos 20 a 25 m.
por encima de la plataforma de la carretera, estas rocas se
encuentran cubiertas por un potente depsito eluvial de tipo GC en
estado muy hmedo de 2.40 m de espesor, situacin que propicia
inestabilidad en forma de flujos de lodo, huaycos, etc. llegando en
muchos casos a cubrir la carretera e interrumpiendo el trfico vial
(ver registro de calicata CA-26, ejecutado en Diciembre de
1999).
Adems, se encuentra el tramo critico denominado El Deslizamiento
Potencial, que se ubica entre las progresivas Km. 50+340 al Km.
50+430 del tramo de la carretera en estudio.
CARACTERISTICAS GENERALES
La zona inestable Las Vegas se caracteriza por la presencia de
un material de alta susceptibilidad a la erosin por la accin de las
aguas de escorrenta superficial y profunda. La extensin aproximada
de la las zonas inestables es de 30 Has distribuidas en 10 crcavas
denominadas Crcava 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10. De stas, las que
afectan directamente la estabilidad de la carretera son la Crcava 2
la de mayor extensin, llegando a alcanzar un rea de 8.1 Has, la
Crcava 3 de 5.8 Has y la Crcava 4 de 3.1 Has, ubicada al lado
derecho de la va.
En este sector de la va se observan tramos de cunetas colapsadas
que vierten el caudal colectado directamente hacia las crcavas,
aumentando el mbito de stas y reduciendo el ancho de la va. En
algunos tramos la va presenta, actualmente anchos entre 4 y 5 m. En
la zona del escarpe principal se encuentran los sitios mas
afectados por la erosin, los cuales llegan ha alcanzar alturas
hasta de 25 m a causa de las deficientes entregas de las obras de
drenaje de la va.
Cabe resaltar que los procesos de carcavamiento en el sitio
crtico de Las Vegas tuvieron su origen durante la apertura de la
carretera y el poblamiento de la zona; estos factores han
contribuido a la destruccin paulatina del bosque.
El sitio crtico denominado El Huanuqueo se ubica en el segmento
vial comprendido entre las progresivas Km. 46+867 a Km. 47+100 del
trazo actual de la carretera Tingo Mara Aguayta, a una altitud del
orden de 1,350 a 1,440 m.s.n.m. aproximadamente, sobre el flanco
izquierdo del valle del ro Salado, afluente del ro Chino por su
margen derecha.
En este sector los cortes practicados en los taludes rocosos del
lado izquierdo de la carretera han creado inestabilidad
involucrando rocas sedimentarias del Terciario pertenecientes al
Grupo Huayabamba (Ksp-h) constituido por arcillitas y limolitas de
color marrn rojizo, las que se encuentran en superficie bastante
meteorizadas y fracturadas; en la parte superior a unos 20 a 25 m.
por encima de la plataforma de la carretera, estas rocas se
encuentran cubiertas por un potente depsito eluvial de tipo GC en
estado muy hmedo de 2.40 m de espesor, situacin que propicia
inestabilidad en forma de flujos de lodo, huaycos, etc. llegando en
muchos casos a cubrir la carretera e interrumpiendo el trfico vial
(ver registro de calicata CA-26, ejecutado en Diciembre de
1999).
Adems, se encuentra el tramo critico denominado El Deslizamiento
Potencial, que se ubica entre las progresivas Km. 50+340 al Km.
50+430 del tramo de la carretera en estudio.
6.2PERFORACIONES DIAMANTINAS
En las perforaciones diamantinas ubicadas en la plataforma
(TB-01 y TB-04) indican la presencia de una grava arcillosa (GC)
hasta los 3 m de profundidad, seguida de arena arcillosa de
compacidad firme, de color rosado y contiene grava (32.71%), arena
( 34.9% ) y finos ( 32.39%).
En las perforaciones ubicadas en las crcavas (TB-02, TB-03 y
TB-06) se aprecia arena arcillosa (SC) hasta los 6.00 m,
constituida por grava (32.71%),arena ( 34.9% ) y finos ( 32.39%),
debajo de la cual subyace material de grava arcillosa sub
redondeada hasta los 20 metros de profundidad.
Los ensayos de SPT realizados en las perforaciones TB-1 y TB-04
indican valores de N mayores a 32 en profundidades de 5 a 18m; sin
embargo en la parte baja de la crcava se encuentra valores de N=16
para 4.95 m. lo cual correspondera al material removido.
Los resultados de los ensayos de laboratorio realizados con las
muestras extradas de las perforaciones se presentan en la Tabla
N6.
6.3MUESTREO DE CANTERAS Y FUENTES DE AGUA
Se extrajeron muestras de roca de las canteras La Chancadora,
Pumahuasi, Pozo Azul, Cantera de Roca 29+250 y Cantera de Roca
38+100. Los resultados de los ensayos se presentan en la Tabla N5,
donde se puede ver que los ensayos de carga puntual indican valores
que fluctan entre 3 y 6 MPa y densidades que van desde 1.6 a 2.5
Ton/m3. Adems los ensayos de absorcin y porosidad proporcionan
valores muy bajos, lo que indica que el material ptreo es adecuado
para ser usado como material de construccin.
Tambin se realiz el muestreo en las canteras Ro Azul y Las
Vegas, donde se realizaron ensayos de clasificacin, absorcin,
durabilidad abrasin, durabilidad y gravedad especifica. El material
de las canteras es clasificado como GP con un bajo contenido de
finos y el porcentaje de absorcin es mayor en la cantera Las Vegas
(7.9%). El ensayo de abrasin indica porcentajes de desgaste de 21.1
y 41.8% para las canteras Ro Azul y Las Vegas respectivamente.
Adems los ensayos de durabilidad con sulfato de sodio indican que
los materiales son resistentes al intemperismo(Ver Tabla N7).
Tambin se tomaron muestras de agua en diferentes fuentes de agua
dentro del mbito del proyecto, entre ellas Las Vegas (Crcava 2)
donde los ensayos qumicos indican los contenidos de Sales Solubles
Totales (141 ppm), Cloruros (21.3 ppm), Sulfatos(3.9) no son
agresivos y pH (7.2) estn por debajo de los valores
permisibles.
Los resultados de la exploracin geotcnica se presentan en el
Anexo A de la Memoria Descriptiva.
7.0PELIGRO SISMICOEl presente informe documenta los resultados
de la revisin y el anlisis de la sismicidad histrica, sismicidad
instrumental y neotectnica existente en el rea de la carretera
Tingo Mara-Aguayta, en los Departamentos de Hunuco y Ucayali.En la
evaluacin del peligro ssmico de esta carretera se han efectuado los
siguientes pasos: a) Determinar la sismicidad regional, b)
Identificar las caractersticas sismotectnicas, c) Estimar la
atenuacin de los efectos ssmicos regionales y d) Estimar el sismo
de diseo.
La evaluacin del peligro ssmico se ha efectuado por medio del
mtodo probabilstico, para finalmente proponer niveles ssmicos del
movimiento mximo del suelo en el rea del Proyecto. Adems, se
proponen valores del coeficiente ssmico para el diseo de taludes y
muros.
El estudio de peligro ssmico se presenta en el Anexo J de la
Memoria Descriptiva.
7.1HISTORIA SSMICA DEL REA DE INFLUENCIALa fuente bsica de datos
de intensidades ssmicas es el trabajo de Silgado (1969,1973, 1978 y
1992), que describe los principales eventos ssmicos ocurridos en el
Per. Un mapa de distribucin de mximas intensidades ssmicas
observadas en el Per ha sido propuesto por Alva Hurtado et al
(1984), ilustrndose en el Mapa N 1 del Anexo J la parte de aqul que
es relevante al proyecto. La confeccin de dicho mapa se ha basado
en treinta isosistas de sismos peruanos y datos de intensidades
puntuales de sismos histricos y sismos recientes.
Se concluye que de acuerdo a la historia ssmica del rea del
Proyecto, han ocurrido en los ltimos 400 aos intensidades de hasta
VI MMI en Tingo Mara. Sin embargo, en reas vecinas cercanas han
ocurrido intensidades mayores, tales como VII MMI en Chaglla y
Panao.
7.2 DISTRIBUCIN ESPACIAL DE LOS SISMOS
La ubicacin de hipocentros ha mejorado en tiempos recientes, por
lo que pueden considerarse los siguientes perodos en la obtencin de
datos sismolgicos:
1) Antes de 1900:datos histricos descriptivos de sismos
destructores.
2) 1900 1963 :datos instrumentales aproximados.
3) 1963 1992 :datos instrumentales precisos.
La informacin sismolgica utilizada ha sido obtenida del catlogo
ssmico del Proyecto SISRA (1982), actualizado hasta el ao 1992 con
los datos verificados publicados por el ISC (Internacional
Seismological Centre).
En el perfil transversal perpendicular a la costa, que pasa por
el rea del proyecto, se aprecia la subduccin de la Placa de Nazca y
los sismos continentales.
7.3TECTNICA Y SISMO TECTNICA7.3.1Tectonismo de los Andes
PeruanosEl Per est comprendido entre una de las regiones de ms alta
actividad ssmica que hay en la Tierra, formando parte del Cinturn
Circumpacfico.
Los principales rasgos tectnicos de la regin occidental de
Sudamrica, como son la Cordillera de los Andes y la fosa ocenica
Per-Chile, estn relacionados con la alta actividad ssmica y otros
fenmenos telricos de la regin, como una consecuencia de la
interaccin de dos placas convergentes cuya resultante ms notoria
precisamente es el proceso orognico contemporneo constitudo por los
Andes. La teora que postula esta relacin es la Tectnica de Placas o
Tectnica Global (Isacks et al, 1968). La idea bsica de la Tectnica
de Placas es que la envoltura ms superficial de la tierra slida,
llamada Litsfera (100 km), est dividida en varias placas rgidas que
crecen a lo largo de estrechas cadenas mesoocenicas casi lineales;
dichas placas son transportadas en otra envoltura menos rgida, la
Astensfera, y son comprimidas o destrudas en los lmites
compresionales de interaccin, donde la corteza terrestre es
comprimida en cadenas montaosas o donde existen fosas marinas
(Berrocal et al, 1975).
Los rasgos tectnicos superficiales ms importantes en el rea de
estudio son: (Berrocal et al, 1975).
La Fosa Ocenica PerChile.
La Dorsal de Nazca.
La porcin hundida de la costa al norte de la Pennsula de
Paracas, asociada con un zcalo continental ms ancho.
La cadena de los Andes.
Las unidades de deformacin y sus intrusiones magmticas
asociadas.
Sistemas regionales de fallas normales e inversas y de
sobreescurrimientos.
7.3.2SismoTectnica RegionalEl Mapa N 2 presentado en el Anexo J
se presenta el mapa sismotectnico de la regin en estudio. En este
mapa se presentan los rasgos neotectnicos indicados por Sebrier et
al (1982) para el Per, as como los rasgos presentados para los
pases vecinos y los hipocentros del Catlogo Ssmico del Proyecto
SISRA 1963-1992, con representacin de la magnitud y la profundidad
focal de los sismos.
Segn el estudio sobre Observaciones acerca de la Neotectnica del
Per (Sebrier et al 1982), en reas relativamente cercanas al
proyecto existen las fallas activas de la Cordillera Blanca y la
falla activa de Huaytapallana.
Al considerar las fuentes de sismos que puedan ser
significativas para las aceleraciones en el rea del Proyecto, es
importante tener en cuenta las diferencias fundamentales en las
caractersticas de atenuacin asociadas con los sismos de subduccin y
los sismos superficiales. En general, los sismos superficiales se
atenan con mayor rapidez que los sismos de subduccin.
Consecuentemente, mientras es importante considerar las fuentes
de sismos de subduccin, tambin es necesario tomar en consideracin
las fuentes ms cercanas de sismos continentales superficiales al
rea del Proyecto.
7.4ESTUDIO SSMICO PROBABILSTICO
El peligro ssmico es una medida de la probabilidad que el sismo
ms fuerte que puede ocurrir en una zona, en un cierto nmero de aos,
exceda (o no exceda) un determinado nivel de magnitud (o
aceleracin, velocidad, etc).
La evaluacin de este peligro puede hacerse probabilsticamente
por el mtodo desarrollado por Cornell (1968). La primera parte del
mtodo consiste en una revisin de la actividad ssmica del pasado
para determinar las fuentes sismognicas considerando las
caractersticas tectnicas de la regin. Luego se determina la
recurrencia de las zonas sismognicas y con la atenuacin ssmica se
determinan los valores probables de intensidades ssmicas.
7.4.1Fundamentos del Anlisis del Peligro SsmicoComo se ha
indicado en la introduccin, el peligro ssmico se define por la
probabilidad que en un lugar determinado ocurra un movimiento
ssmico de una intensidad igual o mayor que un cierto valor fijado.
En general, se hace extensivo el trmino intensidad a cualquier otra
caracterstica de un sismo, tal como su magnitud, la aceleracin
mxima, el valor espectral de la velocidad, el valor espectral del
desplazamiento del suelo, el valor medio de la intensidad Mercalli
Modificada u otro parmetro.
La generacin de sismos est relacionada con los mecanismos
geotectnicos. El tiempo, intensidad y situacin de la ocurrencia de
futuros sismos no puede hasta la fecha ser pronosticado en una
forma determinstica. En consecuencia, la generacin de sismos y
espacio y tiempo, cae en la categora general de procesos
estocsticos.Por lo expuesto, en base a datos pasados, la prediccin
de eventos futuros puede ser realizada por medio de dos modelos
estadsticos, los de Poisson y Markov. Estos modelos se usan para
simular la ocurrencia de sismos generados en el tiempo; ambas
representaciones son procesos estocsticos.
Actualmente el modelo ms usado es el de Poisson, aunque algunos
investigadores vienen utilizando el modelo de Markov. El modelo de
Markov difiere del modelo de Poisson en que las ocurrencias de
eventos nuevos dependen de eventos anteriores, mientras que en el
modelo de Poisson, estas ocurrencias son independientes de los
eventos pasados.
7.4.2Evaluacin de Fuentes SismognicasSe han utilizado las
fuentes sismognicas establecidas en el estudio de Evaluacin del
Peligro Ssmico en el Per (Castillo, 1993). La determinacin de las
fuentes sismognicas se ha basado en el mapa de distribucin de
epicentros, as como en las caractersticas tectnicas del rea de
influencia. La actividad ssmica en el Per es el resultado de la
interaccin de las Placas de Nazca y Sudamericana y el proceso de
reajustes tectnicos del aparato andino. Esto permite agrupar a las
fuentes en continentales y de subduccin.
7.4.3Anlisis Estadstico de RecurrenciaEl catlogo instrumental de
sismos comienza a principios de siglo para la zona en referencia.
La informacin existente hasta el ao 1963 es incompleta, ya que no
se cuenta con valores de magnitud de ondas de cuerpo mb y
profundidad focal. Se decidi utilizar la informacin a partir de
1963 para la realizacin del anlisis estadstico de recurrencia.
7.5LEY DE ATENUACIN
Se han utilizado dos leyes de atenuacin de aceleraciones, la
primera es la propuesta por Casaverde y Vargas (1980), y ha sido
empleada para las fuentes asociadas al mecanismo de subduccin. Esta
ley est basada en los registros de acelergrafos de las componentes
horizontales de diez sismos peruanos registrados en Lima y
alrededores. En la Figura N 4 se presentan las curvas de esta ley
de atenuacin.
Es notoria la menor atenuacin de los sismos peruanos en
comparacin con atenuaciones de sismos en otras partes del mundo.
Los sismos fueron registrados en acelergrafos instalados en el
local del Instituto Geolgico en la Plaza Habich, el Instituto
Geofsico en la avenida Arequipa, en Zrate, en la casa del Dr. Huaco
en las Gardenias y en la Molina, la ley es:
Atenuacin de Aceleraciones:
1
donde:
a= es la aceleracin en cm/seg2
Ms= es la magnitud de las ondas superficiales
R= es la distancia hipocentral en kms
Es evidente que existe escasez de datos de registros de
aceleraciones en el Per. Los datos que se tienen son de la ciudad
de Lima.
La segunda ley de atenuacin utilizada es la propuesta por
McGuire (1974) para la costa Oeste de los Estados Unidos (Figura N
5 del Anexo J) y ha sido empleada para las fuentes asociadas a
sismos continentales. Esta ley tiene la forma:
Atenuacin de Aceleraciones:
que expresada en forma logrartmica resulta:
ln a = 6.156 + 0.64 Ms 1.30 ln (R+25)donde:
a= es la aceleracin en cm/seg2
Ms= es la magnitud de las ondas de superficie
R= es la distancia hipocentral en km
7.6DETERMINACIN DEL PELIGRO SSMICO
Se ha determinado el peligro ssmico en distintos lugares del rea
en estudio utilizando metodologa e informacin pertinente
disponibles en la literatura. Se ha utilizado el programa de cmputo
RISK desarrollado por McGuire (1976), con datos de la ley de
atenuacin de aceleraciones de Casaverde y Vargas (1980) para los
sismos de subduccin y de McGuire (1974) para los sismos
continentales. Se ha utilizado las fuentes sismognicas y parmetros
de recurrencia determinados por Castillo (1993). Se emplearon las
siguientes coordenadas geogrficas para la carretera en estudio.
LUGARCOORDENADAS GEOGRAFICAS ()
TINGO MARIA-75.99-9.29
LAS VEGAS-75.89-9.20
HUANUQUEO-75.79-9.17
PUENTE CHINO-75.79-9.14
Aguayta-75.51-9.04
Las Figuras N 6 a 10 del Anexo J presentan los resultados de las
aceleraciones ssmicas para las distintas ubicaciones estudiadas de
la carretera Tingo Mara-Aguayta. El peligro ssmico anual se
presenta en el eje de abscisas de dichas figuras como la inversa
del perodo de retorno. La Tabla N 4 del Anexo J muestra las mximas
aceleraciones esperadas en la roca para perodos de retorno de 30,
50, 100, 200, 400, 475 y 1000 aos.
La seleccin del movimiento ssmico de diseo depende del tipo de
obra. Para las estructuras de la carretera Tingo Mara - Aguayta se
considera perodos de retorno de 475 aos para el sismo de diseo, que
corresponde a estructuras con una vida til de 50 aos y un nivel de
excedencia del valor propuesto del 10%. Lo anterior significa que
en las localidades en estudio las aceleraciones mximas del sismo de
diseo variarn de 0.27 a 0.28 g.
Es usual considerar una aceleracin efectiva vez de instrumental
pico, del valor del 25 al 30% ms baja. Por lo tanto, las
aceleraciones efectivas variarn de 0.18 a 0.19 g. El coeficiente
ssmico para el diseo estar expresado en trminos del perodo de la
estructura y del perodo predominante del suelo.
La respuesta estructural de las obras de ingeniera derivada por
mtodos espectrales deber considerar, a partir de los valores de
aceleracin propuestos, la amplificacin estructural y las
reducciones por ductilidad, amortiguamiento y los coeficientes de
seguridad de diseo. Los valores de aceleracin de diseo corresponden
a suelo firme y no reflejan la amplificacin local del suelo, en
caso de existir.
En caso de utilizar en el diseo de los muros y taludes el mtodo
pseudo-esttico, se recomienda un valor de 0.14.
8.0 ANALISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES
Para realizar la evaluacin tcnica de los taludes de diseo se ha
realizado un anlisis de estabilidad de taludes. Para realizar los
clculos de estabilidad se ha empleado el programa de cmputo SLOPE/W
de GEOSLOPE Versin 5.0 el cual utiliza el mtodo de equilibrio lmite
para determinar los factores de seguridad.
8.1PARMETROS GEOMECNICOS
Para definir los parmetros de los materiales se han tenido en
cuenta el retroanalisis de estabilidad, los resultados de los
ensayos realizados por la empresa HOB Consultores y Ejecutores en
1995, los parmetros utilizados por el consorcio Integral Motlima,
los ensayos de laboratorio realizados en este estudio, las
recomendaciones del consultor del BID R. Hunt. Adems se ha tenido
en cuenta la Norma DIN-1055 de 1991 la cual permite definir en
forma conservativa rangos de variacin de parmetros de resistencia
al esfuerzo cortante en base a las curvas granulomtricas y las
propiedades ndices de los suelos finos granulares.
8.1.1Ensayos de Laboratorio HOB(1995)
Del Estudio de Rehabilitacin de la Carretera Tingo Maria -
Aguayta. , realizado en 1995 por la empresa HOB Consultores y
Ejecutores se pudo extraer el resultado de los ensayos de
laboratorio realizados en el sector crtico Las Vegas.
Cuadro N1
Resultados de Laboratorio HOB
Km.EnsayoSUCSL.L(%)L.P (%)W (%)C (KPa) ()Observacin
23+400Corte directoSC3815.421.10.3519Inalterada
23+400Triaxial UUSC3815.421.10.5711Inalterada
8.1.2Ensayos de Laboratorio Consorcio Integral-Motlima(2001)
Del la actualizacin de los Estudios Definitivos de la Carretera
Huanuco -Tingo Maria Pucallpa sector Tingo Maria Aguaytia realizado
en el 2001 por el Consorcio Integral- Motlima se pudo extraer el
resultado de los ensayos realizados en los laboratorios de la
Pontificia Universidad Catlica.Cuadro N2
Resultados de Laboratorio Integral Motlima
Km.EnsayoSUCSC(KPa)()observacin
23+000Triaxial CUSC0.3025Remoldeada
23+500Triaxial CUSC0.0625Inalterada
23+800Triaxial CUSC0.3918Inalterada
Cabe mencionar que el consorcio Integral-Motlima utiliz los
siguientes parmetros para realizar el anlisis de estabilidad de
taludes.
Cuadro N3
Parmetros Geotcnicos Integral MotlimaMaterial
(kN/m3)
()c (KPa)
Suelo natural(GC sin bolones)192539
Material de Trasportado(GC con bolones)18175
8.1.3Resultados de Laboratorio Consorcio
CES-Hidroenergia(2003)El anlisis regresivo de estabilidad de
taludes realizado en las 10 secciones consideradas las mas crticas
se determin que los taludes mas crticos ( 23+500 y 23+530)
presentan una cohesin de 30 kPa y un ngulo de friccin de 30.
Los ensayos de Corte Directo y de Compresin Triaxial realizados
en los laboratorios de la Universidad Nacional de Ingeniera, se
hicieron sobre las muestras inalteradas y remoldeadas extradas de
las crcavas (ver Cuadro N4)
Cuadro N4
Resultados de Laboratorio CES-Hidroenergia
UbicacinTipo de ensayoSUCS% FinosW(%)C(KPa)()Observacin
CV-2Corte directoCL52.428.963524Inalterada
CV-3Corte directoCL55.216.581828Inalterada
T-1/M3Corte directoCL59.135.151025Inalterada
T-2/M2Corte directoCL52.928.601728Inalterada
T-2/M3Corte directoCL52.929.40928Inalterada
T-4/M2Corte directoCL79.028.401623Remoldeada
T-5/M1Corte directoMH98.827.801120Remoldeada
T-6/M1Corte directoML54.727.801326Remoldeada
T-1/M1Triaxial UUCH89.928.3766.9Inalterada
T-2/M1Triaxial CUCL58.423.002931.8Inalterada
T-8/M1Triaxial CUCL58.223.22328Inalterada
Del cuadro anterior se obtiene un valor promedio para valor del
ngulo de friccin =26.2 y cohesin efectiva promedio de 18 kPa para
los ensayos de corte directo y para los ensayos triaxiales tenemos
=29.9 y c=0.26 kPa. Sin embargo teniendo en cuenta que este sector
se encuentran taludes verticales de entre 10 a 20 m que se auto
soportan se puede inferir que presenta valores de cohesin y ngulo
de friccin mayores a los promedios obtenidos. Basado en este
criterio y considerando los valores altos de SPT encontrados en las
perforaciones diamantinas se tom como valor de diseo los valores
mximos encontrados en el Ensayo Triaxial CU(T2/M2).
Finalmente se ha definido los siguientes parmetros geotcnicos de
diseo para ser considerados en las alternativas de estabilizacin en
el sector crtico Las Vegas.
Cuadro N5
Parmetros Geotcnicos CES-Hidroenergia
Material
(kN/m3) ()c (KPa)
Suelo Natural(GC sin bolones)193230
Material Transportado(GC con bolones)192820
Material Natural(GC con bolones)193230
Relleno compactado183020
Enrocado20400
8.2 ANLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES
8.2.1Las Vegas
8.2.1.1Mtodo de Equilibrio Limite
El anlisis de estabilidad de taludes se ha realizado con el
mtodo de equilibrio limite propuesto por Bishop, el cual
proporciona factores de seguridad muy cercanos a aquellos que
proporciona mtodos mas riguroso y para dichos clculos se ha
utilizado el programa de computo SLOPE/W. Para este anlisis de
estabilidad se han considerado condiciones de flujo de agua en la
parte inferior de los taludes, los mismos que se produciran en
estaciones lluviosas. Adems, cabe mencionar que el coeficiente
lateral ssmico utilizado en los anlisis pseudo estticos es de
0.14g, el mismo que fue determinado en el estudio de peligro ssmico
y los parmetros geomecnicos de los materiales fueron determinados
en el acpite anterior.
En el siguiente cuadro se presenta los factores de seguridad
correspondientes a las secciones 23+300 y 23+500 de la alternativa
4 los mismos que fueron extrados del Anexo H de Estabilidad de
Taludes.
SeccinFS(Profunda)
(a = 0.0g)FS(Profunda)
(a = 0.14g)FS (Superior)
(a = 0.0g)FS(superior)
(a = 0.14g)
Crcava 2 (23+300)1.742.621.741.24
Crcava 3 (23+500)1.781.341.721.25
Del cuadro anterior se puede deducir que la estructura de
estabilizacin propuesta cumple con los requerimientos mnimos de
estabilidad para las condiciones propuestas.
Tambin se han evaluado la estabilidad de los muros de suelo
reforzado proyectados al lado derecho de la va. Se ha analizado la
estabilidad interna y global de las estructuras considerando
superficies de fallas circulares, los mismos que presenta factores
de seguridad comprendidos entre 1.2 y 3.2 en condiciones pseudo
estticas. Adems, se ha evaluado el factor de seguridad por volteo
que resulto satisfactorio.
Tambin se han analizado los taludes de corte del lado derecho de
la va los que presentan factores de seguridad de 1.32 y 1.09 para
las condiciones esttica y pseudo esttica respectivamente.
8.2.1.2 Deformaciones Permanentes
El mtodo de anlisis pseudo-esttico, como todos los mtodos de
equilibrio lmite, proporciona un ndice de la estabilidad dado por
el factor de seguridad, pero ninguna informacin sobre las
deformaciones asociadas con la falla del talud. Sin embargo, la
condicin de servicio de un talud luego de un sismo est controlada
por las deformaciones; de esta manera los mtodos de anlisis que
predicen los desplazamientos del talud proveen una mejor evaluacin
de la estabilidad ssmica del talud. Para determinar las
deformaciones inducidas por el sismo se ha utilizado el mtodo
planteado por Newmark y para el clculo de deformaciones se ha hecho
uso de los registros ssmicos del sismo de Lima.
El anlisis de los resultados de las condiciones pre-sismo nos
indican que para una condicin de falla del talud natural, el sismo
de Lima de 1974 amplificado a 0.28g es consider como el de mayor
importancia por presentar una aceleracin mxima y un contenido de
frecuencia mayor que los otros registros. Se pudo notar que este
registro induca deformaciones permanentes menores a 51.31 cm en el
talud para una amplificacin de 0.50g; mientras que para una
amplificacin de 0.75g se desarrollaran deformaciones permanentes
menores a 168.70 cm, Estos Valores de Deformacin Permanente se dan
el caso donde los taludes no han sido estabilizados.
Las deformaciones permanentes en los taludes estabilizados son
menores de 2.92cm con una amplificacin de 0.50g y una deformacin de
20.12cm para una amplificacin de 0.75gEl detalle del anlisis de
estabilidad de taludes y el clculo de las deformaciones permanentes
se presentan en el Anexo H de Estabilidad de Taludes de la Memoria
Descriptiva.
8.2.2El Huanuqueo
En la zona El Huanuqueo se ha realizado un anlisis regresivo de
estabilidad de taludes con el objeto de determinar parmetros de
resistencia de los materiales que conforman el talud, estos
parmetros fueron empleados en la evaluacin de las alternativas de
solucin propuestas. En el Anexo H de la Memoria Descriptiva se
presenta el anlisis de estabilidad de taludes.
Los parmetros de los materiales obtenidos del anlisis regresivo
de estabilidad de taludes se presentan en el siguiente cuadro.
MATERIALhc
(Kpa)(Kpa)()
Roca Muy alterada18.65028
Roca alterada19.61035
Tomando como base los parmetros obtenidos a partir del back
analysis y las investigaciones geotcnicas que consistieron en
refraccin ssmica, se ha establecido los perfiles estratigrficos,
parmetros geotcnicos y alternativas de estabilizacin.
Tambin se realiz un anlisis de estabilidad de taludes en
condiciones estticas y condiciones pseudo estticas en dos secciones
consideradas como las ms crticas (Km. 46+920 y Km. 47+940). Los
parmetros para el anlisis han sido determinados en base al anlisis
regresivo, la investigacin geotcnica y los parmetros planteados por
el Consorcio Integral Motlima.
Los resultados del anlisis de estabilidad de taludes realizados
en el talud existente indican un talud estable tanto en condiciones
estticas y pseudo-estticas. Se ha evaluado las alternativas de
solucin propuestas por el Consorcio Integral Motlima, las
soluciones planteadas por R. Hunt y finalmente la alternativa que
propone el Consorcio encargado del presente estudio. Estas son las
Alternativas 1, 2 y 3 donde se ha utilizado el mtodo de Bishop para
superficies de fallas circulares que emergen por el pie del talud
en la carretera considerando el nuevo alineamiento de la va.
Los resultados del anlisis de estabilidad se arrojaron factores
de seguridad apropiados tanto en condiciones estticas y
pseudo-estticas. Los resultados obtenidos en el anlisis se
presentan en el Anexo H de estabilidad de taludes.
8.2.3Deslizamiento Potencial
En la zona denominada deslizamiento potencial se ha realizado un
anlisis de estabilidad regresivo con el objeto de determinar los
parmetros para evaluar la estabilidad del talud en dos secciones de
anlisis (Km. 50+363 y Km. 50+400).
Los factores de seguridad obtenidos del anlisis regresivo se
presentan en la Tabla N 4 y los resultados de este anlisis se
presentan en el Anexo H.
En esta zona se han planteado superficies de falla en bloque,
uno en la parte inferior que emerge por el borde de la carretera y
otro en la parte superior del talud. Para el anlisis se ha
utilizado el mtodo de Morgenstern-Price. Los resultados obtenidos
en el anlisis indican un talud estable en la parte superior y en la
parte inferior es inestable en condiciones pseudo estticas. El
coeficiente ssmico considerado es de 0.14 g. Los resultados del
anlisis de estabilidad se presentan en la Tabla N 5 y en el Anexo I
se presentan los reportes obtenidos.
El coeficiente ssmico se determino del Estudio de Peligro Ssmico
presentado en el Anexo J de la memoria descriptiva.
1.0 ALTERNATIVAS DE ESTABILIZACIN DE LOS SECTORES CRITICOS
9.1SECTOR LAS VEGAS
La alternativa seleccionada es la denominada Alternativa
4(Consorcio CES-Hidroenergia). La seleccin se ha realizado en base
a un anlisis comparativo tcnico y econmico con la participacin de
PROVIAS NACIONAL y el Consultor del BID Roy E. Hunt. A continuacin
se describe el esquema de estabilizacin propuesto para el sector
crtico Las Vegas.
9.1.1 Caractersticas de la Va
El alineamiento y la rasante de la va es el mismo considerado en
el estudio del Consorcio Integral Motlima, el cual involucra
desplazar unos metros hacia la derecha el alineamiento de la
carretera, para alejarlo de la influencia de los escarpes y bajar
la rasante de 2 a 3 m con el objeto de obtener un mayor ancho de
plataforma. El sector crtico comprende desde el Km. 22+900 hasta el
Km. 23+880.
La estructura del pavimento en dicho tramo ser segn lo
proyectado en el estudio definitivo de la carretera, el cual
consiste en colocar una subbase granular de 25 cm, encima del mismo
se colocar una base granular de 15 cm y finalmente una carpeta
asfltica de 10cm.
El los planos TM-PTECH-GV-01 y TM-PTECH-GV-02 se presenta el
trazo en planta y el perfil longitudinal de la va en el tramo del
sector critico. Adems, en los Planos TM-PTECH-GV-06 al
TM-PTECH-GV-09 se presenta las secciones transversales.
9.1.2 Rellenos de Conformacin
Para disminuir las altas pendientes y estabilizar los escarpes
de las crcavas 2 y 3 se consideran rellenos de conformacin,
compactados y colocados adecuadamente, segn las especificaciones
tcnicas(ver Plano TM-PTECH-GV-003).
El sector de relleno compactado se extiende desde la cota 890
msnm hasta la cota 950 en la crcava 2 y desde la cota 885 hasta la
940 msnm en la crcava 3, hasta alcanzar el nivel definitivo de la
rasante. Tiene taludes 1.75H:1V y banquetas de 5 m de ancho
espaciadas cada 10 m de altura. Adems se propone realizar un corte
con un talud 1.2H:1V en los taludes verticales que quedan por
encima del nivel mximo de los terraplenes (ver Planos
TM-PTECH-GV-01 y TM-PTECH-GV-06, 07, 08 y 09).
Del volumen de material proveniente del corte previsto en la
carretera sin considerar el sector crtico Las Vegas se tiene un
volumen til aproximado de 186, 134 m3 compuesto de material comn y
un volumen de material de desecho de 62, 045 m3(no se considera
roca suelta y roca fija) cuyo costo de depsito ha sido considerado
en el presupuesto de la carretera. En el sector Las Vegas se
cuentan con un volumen til aproximado de 346, 534 m3. El volumen
til total disponible es de 532,667 m3. La estabilizacin propuesta
en esta alternativa requiere un volumen de 290, 740 m3 el cual
implicara un volumen excedente de material til el mismo que ser
utilizado en la construccin de los muros de suelo reforzado. El
volumen total a ser depositado en el botadero Las Vegas y que tiene
incidencia en el presupuesto de obra es de 165,663 m3.
Al lado derecho de la va existen 04 sectores en donde el
terrapln de la via atraviesa en zonas de relleno, en donde se
proyecta la construccin de rellenos conformados por estructuras de
suelo reforzado( sistema terramesh). El primer muro MSE se
encuentra emplazado entre las progresivas Km. 23+060 al Km.23+090 y
tiene 5 metros de altura, el segundo
Linsley,1986
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